2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題八 電場、磁場及帶電粒子在電、磁場中的運(yùn)動限時訓(xùn)練

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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 考前復(fù)習(xí)方略 專題八 電場、磁場及帶電粒子在電、磁場中的運(yùn)動限時訓(xùn)練 一、選擇題 1.(xx·高考全國卷Ⅰ，T15，6分)如圖，直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中的兩組平行線，M、N、P、Q是它們的交點，四點處的電勢分別為φM、φN、φP、φQ.一電子由M點分別運(yùn)動到N點和P點的過程中，電場力所做的負(fù)功相等．則(　　) A．直線a位于某一等勢面內(nèi)，φM>φQ B．直線c位于某一等勢面內(nèi)，φM>φN C．若電子由M點運(yùn)動到Q點，電場力做正功 D．若電子由P點運(yùn)動到Q點，電場力做負(fù)功 解析：選B.由電子從M點分別運(yùn)動到N點和P點的過程中電場力

2、所做的負(fù)功相等可知，N、P兩點在同一等勢面上，且電場線方向為M→N，故選項B正確，選項A錯誤．M點與Q點在同一等勢面上，電子由M點運(yùn)動到Q點，電場力不做功，故選項C錯誤．電子由P點運(yùn)動到Q點，電場力做正功，故選項D錯誤． 2．(xx·高考全國卷Ⅱ，T14，6分)如圖，兩平行的帶電金屬板水平放置．若在兩板中間a點從靜止釋放一帶電微粒，微粒恰好保持靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將兩板繞過a點的軸(垂直于紙面)逆時針旋轉(zhuǎn)45°，再由a點從靜止釋放一同樣的微粒，該微粒將(　　) A．保持靜止?fàn)顟B(tài) B．向左上方做勻加速運(yùn)動 C．向正下方做勻加速運(yùn)動 D．向左下方做勻加速運(yùn)動 解析：選D.兩板水平放置時，放置于

3、兩板間a點的帶電微粒保持靜止，帶電微粒受到的電場力與重力平衡．當(dāng)將兩板逆時針旋轉(zhuǎn)45°時，電場力大小不變，方向逆時針偏轉(zhuǎn)45°，受力如圖，則其合力方向沿二力角平分線方向，微粒將向左下方做勻加速運(yùn)動．選項D正確． 3．(多選)(xx·高考廣東卷)如圖所示的水平勻強(qiáng)電場中，將兩個帶電小球M和N分別沿圖示路徑移動到同一水平線上的不同位置，釋放后，M、N保持靜止，不計重力，則(　　) A．M的帶電量比N的大 B．M帶負(fù)電荷，N帶正電荷 C．靜止時M受到的合力比N的大 D．移動過程中勻強(qiáng)電場對M做負(fù)功 解析：選BD.兩帶電小球分別在兩球間的庫侖力和水平勻強(qiáng)電場的電場力作用下處于平衡狀態(tài)，因為

4、兩小球間的庫侖力等大反向，則勻強(qiáng)電場對兩帶電小球的電場力也等大反向，所以兩帶電小球的帶電量相等，電性相反，靜止時，兩球所受合力均為零，選項A、C錯誤；M、N兩帶電小球受到的勻強(qiáng)電場的電場力分別水平向左和水平向右，即M帶負(fù)電，N帶正電，M、N兩球在移動的過程中勻強(qiáng)電場對M、N均做負(fù)功，選項B、D正確． 4．(多選)(xx·高考山東卷)如圖甲，兩水平金屬板間距為d，板間電場強(qiáng)度的變化規(guī)律如圖乙所示．t＝0時刻，質(zhì)量為m的帶電微粒以初速度v0沿中線射入兩板間，0～時間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動，T時刻微粒恰好經(jīng)金屬板邊緣飛出．微粒運(yùn)動過程中未與金屬板接觸．重力加速度的大小為g.關(guān)于微粒在0～T時間內(nèi)運(yùn)動的描述

5、，正確的是(　　) A．末速度大小為 v0 B．末速度沿水平方向 C．重力勢能減少了mgd D．克服電場力做功為mgd 解析：選BC.0～時間內(nèi)微粒勻速運(yùn)動，有mg＝qE0.把微粒的運(yùn)動分解，水平方向：做速度為v0的勻速直線運(yùn)動；豎直方向：～時間內(nèi)，只受重力，做自由落體運(yùn)動，時刻，v1y＝g；～T時間內(nèi)，a＝＝g，做勻減速直線運(yùn)動，T時刻，v2y＝v1y－a·＝0，所以末速度v＝v0，方向沿水平方向，選項A錯誤、B正確．重力勢能的減少量ΔEp＝mg·＝mgd，所以選項C正確．根據(jù)動能定理：mgd－W克電＝0，得W克電＝mgd，所以選項D錯誤． 5.(多選)(xx·高考四川卷)如

6、圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平，a、b是兩個完全相同的帶正電小球(視為點電荷)，b固定在M點，a從N點靜止釋放，沿半圓槽運(yùn)動經(jīng)過P點到達(dá)某點Q(圖中未畫出)時速度為零，則小球a(　　) A．從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小 B．從N到P的過程中，速率先增大后減小 C．從N到Q的過程中，電勢能一直增加 D．從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量 解析：選BC.小球a從N點釋放一直到達(dá)Q點的過程中，a、b兩球的距離一直減小，庫侖力變大，a受重力不變，重力和庫侖力的夾角從90°一直減小，故合力變大，選項A錯誤；小球a從N到P的過程中

7、，速度方向與重力和庫侖力的合力方向的夾角由小于90°到大于90°，故庫侖力與重力的合力先做正功后做負(fù)功，a球速率先增大后減小，選項B正確；小球a由N到Q的過程中庫侖力一直做負(fù)功，電勢能一直增加，選項C正確；小球a從P到Q的過程中，減少的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能和電勢能之和，故動能的減少量大于電勢能的增加量，選項D錯誤． 6．(多選)(xx·山東濟(jì)南一模)無限長通電直導(dǎo)線在其周圍某一點產(chǎn)生磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與電流成正比，與導(dǎo)線到這一點的距離成反比，即B＝k(式中k為常數(shù))．如圖甲所示，光滑絕緣水平面上平行放置兩根無限長直導(dǎo)線M和N，導(dǎo)線N中通有方向如圖的恒定電流IN，導(dǎo)線M中的電流IM大小隨時間變

8、化的圖象如圖乙所示，方向與N中電流方向相同．絕緣閉合導(dǎo)線框ABCD放在同一水平面上，AB邊平行于兩直導(dǎo)線，且位于兩者正中間．則以下說法正確的是(　　) A．0～t0時間內(nèi)，流過R的電流方向由C→D B．t0～2t0時間內(nèi)，流過R的電流方向由D→C C．0～t0時間內(nèi)，不計CD邊電流影響，則AB邊所受安培力的方向向左 D．t0～2t0時間內(nèi)，不計CD邊電流影響，則AB邊所受安培力的方向向右 解析：選ACD.0～t0時間內(nèi)，M中電流由0逐漸增加到IN，則線框中合磁場向里且逐漸增大，則感應(yīng)電流的磁場應(yīng)向外，線框中電流方向為A→B→C→D→A，故A對．t0～2t0時間內(nèi)，M中電流由IN增

9、大到2IN，線框中磁場向里且逐漸增大，則感應(yīng)電流的磁場仍向外，線框中電流方向為A→B→C→D→A，B錯.0～t0時間內(nèi)，AB中電流由A→B，AB處磁場向外，則其所受安培力的方向向左，C對．t0～2t0時間內(nèi)，AB中電流仍為A→B，但AB處磁場方向向里，則其所受安培力的方向向右，D對． 7．(xx·昆明一模)如圖所示，帶有正電荷的A粒子和B粒子同時以同樣大小的速度從寬度為d的有界勻強(qiáng)磁場的邊界上的O點分別以30°和60°(與邊界的夾角)射入磁場，又恰好都不從另一邊界飛出，則下列說法中正確的是(　　) A．A、B兩粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半徑之比為 B．A、B兩粒子在磁場中做圓周運(yùn)動的半

10、徑之比為 C．A、B兩粒子的之比是 D．A、B兩粒子的之比是 解析：選D.粒子在磁場中由洛倫茲力提供向心力，從而確定半徑為R＝，由幾何關(guān)系則有Rcos 30°＋R＝d，rcos 60°＋r＝d，得＝，故A、B錯誤；由于B與v的大小均相同，則R與成反比．所以A、B兩粒子的之比是，故C錯誤、D正確． 8．(多選)(xx·武漢一模)如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系中有一個垂直于紙面向里的圓形勻強(qiáng)磁場，其邊界過原點O和y軸上的點a(0，L)．一質(zhì)量為m、電荷量為e的電子從a點以初速度v0平行于x軸正方向射入磁場，并從x軸上的b點射出磁場，此時速度方向與x軸正方向的夾角為60°.下列說法中正確的是(　

11、　) A．電子在磁場中運(yùn)動的時間為 B．電子在磁場中運(yùn)動的時間為 C．磁場區(qū)域的圓心坐標(biāo)為 D．電子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心坐標(biāo)為(0，－2L) 解析：選BC.設(shè)電子的軌跡半徑為R，由幾何知識得Rsin 30°＝R－L，得R＝2L，故電子在磁場中做圓周運(yùn)動的圓心坐標(biāo)為(0，－L)，電子在磁場中運(yùn)動時間t＝，而T＝，所以t＝，A、D錯誤，B正確；設(shè)磁場區(qū)域的圓心坐標(biāo)為(x，y)，其中x＝Rcos 30°＝L，y＝，故磁場圓心坐標(biāo)為，C正確． 9．(xx·北京東城區(qū)二模)如圖所示，M、N為兩條沿豎直方向放置的直導(dǎo)線，其中有一條導(dǎo)線中通有恒定電流，另一條導(dǎo)線中無電流．一帶電粒子在M、N兩

12、條直導(dǎo)線所在的平面內(nèi)運(yùn)動，曲線ab是該粒子的運(yùn)動軌跡．帶電粒子所受重力及空氣阻力均可忽略不計．關(guān)于導(dǎo)線中的電流方向、粒子帶電情況以及運(yùn)動的方向，下列說法正確的是(　　) A．M中通有自上而下的恒定電流，帶負(fù)電的粒子從a點向b點運(yùn)動 B．M中通有自上而下的恒定電流，帶正電的粒子從a點向b點運(yùn)動 C．N中通有自上而下的恒定電流，帶正電的粒子從a點向b點運(yùn)動 D．N中通有自上而下的恒定電流，帶負(fù)電的粒子從a點向b點運(yùn)動 解析：選A.靠近導(dǎo)線M處，粒子的偏轉(zhuǎn)程度大，說明靠近M處偏轉(zhuǎn)的半徑小，洛倫茲力提供電子偏轉(zhuǎn)的向心力，由qvB＝m得圓周運(yùn)動的半徑r＝，粒子速率不變，偏轉(zhuǎn)半徑小，說明B強(qiáng)，又

13、靠近通電直導(dǎo)線的地方磁場強(qiáng)，故只有M中通電流，故C、D錯誤；根據(jù)曲線運(yùn)動的特點，合外力指向弧內(nèi)，當(dāng)M通向下的電流且粒子從a點向b點運(yùn)動，利用安培定則可判斷，在M、N之間的磁場為垂直紙面向外，根據(jù)左手定則可以判斷，該粒子應(yīng)帶負(fù)電，故A正確，B錯誤． 10.(多選)(xx·高考四川卷)如圖所示，S處有一電子源，可向紙面內(nèi)任意方向發(fā)射電子，平板MN垂直于紙面，在紙面內(nèi)的長度L＝9.1 cm，中點O與S間的距離d＝4.55 cm，MN與SO直線的夾角為θ，板所在平面有電子源的一側(cè)區(qū)域有方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝2.0×10－4 T．電子質(zhì)量m＝9.1×10－31 kg，電量e＝－1

14、.6×10－19 C，不計電子重力．電子源發(fā)射速度v＝1.6×106 m/s的一個電子，該電子打在板上可能位置的區(qū)域的長度為l，則(　　) A．θ＝90°時，l＝9.1 cm　　B．θ＝60°時，l＝9.1 cm C．θ＝45°時，l＝4.55 cm D．θ＝30°時，l＝4.55 cm 解析：選AD.電子在磁場中運(yùn)動，洛倫茲力提供向心力：evB＝，R＝＝4.55×10－2 m＝4.55 cm＝，θ＝90°時，擊中板的范圍如圖1所示，l＝2R＝9.1 cm，選項A正確．θ＝60°時，擊中板的范圍如圖2所示，l＜2R＝9.1 cm，選項B錯誤．θ＝30°時，擊中板的范圍如圖3所示，l＝R

15、＝4.55 cm，當(dāng)θ＝45°時，擊中板的范圍如圖4所示，l＞R(R＝4.55 cm)，故選項D正確，選項C錯誤． 二、非選擇題 11．如圖甲所示，在y＝0和y＝2 m之間有沿著x軸方向的勻強(qiáng)電場，MN為電場區(qū)域的上邊界，在x軸方向范圍足夠大．電場強(qiáng)度的變化如圖乙所示，取x軸正方向為電場正方向，現(xiàn)有一個帶負(fù)電的粒子，粒子的比荷為＝1.0×10－2 C/kg，在t＝0時刻以速度v0＝5×102 m/s從O點沿y軸正方向進(jìn)入電場區(qū)域，不計粒子重力．求： (1)粒子通過電場區(qū)域的時間； (2)粒子離開電場時的位置坐標(biāo)； (3)粒子通過電場區(qū)域后沿x方向的速度大?。? 解析：(1)因

16、粒子初速度方向垂直勻強(qiáng)電場，在電場中做類平拋運(yùn)動，所以粒子通過電場區(qū)域的時間 t＝＝4×10－3 s. (2)粒子沿x軸負(fù)方向先加速后減速，加速時的加速度大小為a1＝＝4 m/s2，減速時的加速度大小為a2＝ ＝2 m/s2，由運(yùn)動學(xué)規(guī)律得，x方向上的位移為 x＝a1＋a1－a2＝2×10－5 m 因此粒子離開電場時的位置坐標(biāo)為 (－2×10－5 m，2 m)． (3)粒子通過電場區(qū)域后沿x方向的速度為 vx＝a1－a2＝4×10－3 m/s. 答案：見解析 12．(xx·沈陽一模)如圖所示，在真空中xOy坐標(biāo)平面的x>0區(qū)域內(nèi)，有磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1.0×10－2 T的勻強(qiáng)磁

17、場，方向與xOy平面垂直，在x軸上的P(10，0)點，有一放射源，在xOy平面內(nèi)向各個方向發(fā)射速率v＝104 m/s的帶正電的粒子，粒子的質(zhì)量為m＝1.6×10－25 kg，電荷量為q＝1.6×10－18 C，求帶電粒子能打到y(tǒng)軸上的范圍． 解析： 帶電粒子在磁場中運(yùn)動時由牛頓第二定律得：qvB＝m，解得：R＝＝0.1 m＝10 cm.如圖所示，當(dāng)帶電粒子打到y(tǒng)軸上方的A點與P連線正好為其圓軌跡的直徑時，A點即為粒子能打到y(tǒng)軸上方的最高點．因OP＝10 cm，AP＝2R＝20 cm，則OA＝ ＝10 cm.當(dāng)帶電粒子的圓軌跡正好與y軸下方相切于B點時，若圓心再向左偏，則粒子就會從縱軸離開磁場，所以B點即為粒子能打到y(tǒng)軸下方的最低點，易得OB＝R＝10 cm，綜上所述，帶電粒子能打到y(tǒng)軸上的范圍為－10～10 cm. 答案：－10～10 cm